CN108268698A - 基于3d打印、bim技术的仿真树制作施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，包括以下步骤：对仿真树进行三维建模行形成一仿真树模型，并根据树干模型、树枝模型、树叶模型、和花模型分别进行仿真树干、仿真树枝、仿真树叶和仿真花的制作；然后于仿真树的安装位置处安装仿真树干，根据树枝模型的放样位置于仿真树干上安装仿真树枝，根据树叶模型和花模型的放样位置分别于仿真树枝上安装仿真树叶和仿真花，最终完成仿真树的安装。利用本发明基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，可提高了仿真树制作的精度和安装精度；缩短了仿真树制作工期，降低制作施工的费用，具有较好的真实感和观赏性。

Description

基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法

技术领域

本发明涉及仿真树领域，尤其涉及一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们越来越重视精神文化生活，特别是周围环境的美化，由于仿真树具有美观大方、不受地域种植条件影响、不用担心成活率、不用担心造型美、没有维护费用、适用范围广等优点，越来越受到大众的青睐。

但是，目前市场上的仿真树大都采用传统的造型方式，其做工粗糙且安装精度较低，与实际自然界中树木生长特性存在一定的差距，欠缺美感，不能给周围环境带来良好视觉效果。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供了一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法。利用建筑信息模型(BIM)技术对仿真树进行三维建模行形成仿真树模型，根据树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型分别进行仿真树干、仿真树枝、仿真树叶和仿真花的制作，最后根据树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型的放样位置，于仿真树待安装位置处安装仿真树。利用本发明中的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法制作出的仿真树精度较高，具有较好的美感和逼真度。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，包括以下步骤：

对仿真树进行三维建模，形成一仿真树模型，所述仿真树模型包括树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型；

根据所述树干模型铸造形成仿真树干；

根据所述树枝模型铸造形成仿真树枝；

根据所述树叶模型冲压形成仿真树叶；

根据所述花模型3D打印形成仿真花；

于仿真树的待安装位置处安装所述仿真树干；

对所述树枝模型进行放样，放样出所述树枝模型的位置，并根据所述树枝模型的放样位置，于所述仿真树干上安装所述仿真树枝；

对所述树叶模型进行放样，放样出所述树叶模型的位置，并根据所述树叶模型的放样位置，于所述仿真树枝上安装所述仿真树叶；

对所述花模型进行放样，放样出所述花模型的位置，并根据所述花模型的放样位置，于所述仿真树枝上安装仿真花，形成一仿真树。

本发明的有益效果在于：

1.对仿真树进行三维建模，并根据树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型分别进行仿真树干、仿真树枝、仿真树叶和仿真花的制作，其制作精度较高，提高了仿真树的逼真度。

2.根据树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型的放样位置对仿真树进行安装，提高了仿真树的安装精度。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的进一步改进在于，于对仿真树进行三维建模，形成一仿真树模型的步骤后还包括步骤：对所述仿真树模型进行稳定性分析，确定树干模型的应力集中部位，并于所述应力集中部位设置钢架结构模型。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的更进一步改进在于，所述树干模型内部中空，所述钢架结构模型连接于所述树干模型的内部。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的更进一步改进在于，于仿真树的待安装位置处安装所述仿真树干的步骤中还包括步骤：根据所述钢架结构模型制作钢架结构，于所述仿真树的待安装位置处安装所述钢架结构，于所述钢架结构上安装所述仿真树干。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的更进一步改进在于，所述钢架结构通过连接组件连接于所述仿真树干，所述连接组件包括连接于所述钢架结构的第一吊耳、连接于所述仿真树干的内壁的第二吊耳以及连接所述第一吊耳和所述第二吊耳的锁紧件。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的进一步改进在于，于根据所述树干模型铸造形成仿真树干的步骤中还包括步骤：根据所述树干模型3D打印出树干3D模型，根据所述树干3D模型翻制所述树干模型的模具，通过所述树干模型的模具铸造所述仿真树干。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的进一步改进在于，于根据所述树枝模型铸造形成仿真树枝的步骤中还包括步骤：根据所述树枝模型3D打印出树枝3D模型，根据所述树枝3D模型翻制所述树枝模型的模具，通过所述树枝模型的模具铸造所述仿真树枝。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的进一步改进在于，于根据所述树叶模型冲压形成仿真树叶的步骤中还包括步骤：根据所述树叶模型3D打印出树叶3D模型，根据所述树叶3D模型翻制所述树叶模型的模具，通过所述树叶模型的模具对仿真树叶的原材进行冲压，形成所述仿真树叶。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的进一步改进在于，于所述仿真树杆上安装仿真树枝的步骤中还包括：所述仿真树枝通过摆动机构连接于所述仿真树干，所述摆动机构包括弹簧、设于所述弹簧的第一端且连接于所述仿真树枝的第一固定部和设于所述弹簧的第二端且连接于所述仿真树干的第二固定部。

本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的进一步改进在于，于所述仿真树枝上安装仿真花，形成一仿真树的步骤后还包括步骤：通过对所述仿真树进行三维扫描并形成所述仿真树的点云模型，对所述仿真树模型进行放样，并将所述仿真树的点云模型与放样后的仿真树模型进行复核匹配。

附图说明

图1是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法的具体流程图。

图2是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真树模型的结构示意图。

图3是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真树干的结构示意图。

图4是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真树枝的结构示意图。

图5是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真树叶的结构示意图。

图6是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真花的结构示意图。

图7是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真树进行稳定性分析时的仿真树结构线单元网格模型。

图8是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中仿真树干与钢架结构之间的连接示意图。

图9是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中连接组件的结构示意图。

图10是本发明一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法中摆动机构的结构示意图。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

参阅图1至图6可知，本发明提供一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，包括以下步骤：

步骤101：对仿真树进行三维建模，形成一仿真树模型1，仿真树模型1包括树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型；

步骤102：根据树干模型铸造形成仿真树干11；

步骤103：根据树枝模型铸造形成仿真树枝12；

步骤104：根据树叶模型冲压形成仿真树叶13；

步骤105：根据花模型3D打印形成仿真花14；

步骤106：于仿真树的待安装位置处安装仿真树干11；

步骤107：对树枝模型进行放样，放样出树枝模型的位置，并根据树枝模型的放样位置，于仿真树干11上安装仿真树枝12；

步骤108：对树叶模型进行放样，放样出树叶模型的位置，并根据树叶模型的放样位置，于仿真树枝12上安装仿真树叶13；

步骤109：对花模型进行放样，放样出花模型的位置，并根据花模型的放样位置，于仿真树枝12上安装仿真花14，形成一仿真树。

本实施例中，利用BIM技术对仿真树进行三维建模形成仿真树模型1，仿真树模型1的基本形态是由自然中的对应于仿真树的树木的原始形态确定的，在此基础上可做适应性的修改，以提高仿真树的整体艺术效果。根据树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型分别进行仿真树干11、仿真树枝12、仿真树叶13和仿真花14的制作，制作精度较高。

较佳地，于步骤101中还包括步骤：对仿真树模型1进行稳定性分析，确定树干模型应力集中部位，并于应力集中部位设置钢架结构模型；本实施例中，通过对仿真树模型1进行载荷计算，确定需安装钢架结构模型的树干模型的部位，对应的在实际安装仿真树时在仿真树干11中安装钢架结构2，用于提高仿真树结构整体的稳定性。具体的，在稳定性分析时，选定树干模型的轴线，建立仿真树模型1的线单元网格模型(如图7所示)并将其导入SAP2000软件中，经载荷分析后得出树干模型出应力集中部位；进一步的，当在应力集中部位的树干模型的内部安装钢架结构模型后对仿真模型再次进行稳定性分析，其结果是原来应力集中部位的树干模型处的应力值大幅减小，即通过钢架结构模型加强了树干模型的强度，进而在实际安装中通过钢架结构2可增强仿真树干11的支撑强度，从而提高仿真树整体的稳定性。

进一步的，树干模型内部中空，钢架结构模型连接于树干模型的内部。为提高仿真树稳定性的同时保证仿真树的美观度，在三维建模时通过将钢架结构模型安装于树干模型的内部，并对树干模型内部设有钢结构模型时进行稳定性分析，为最终仿真树的制作施工提供了理论依据。

更进一步的，于步骤106中还包括步骤：根据钢架结构模型制作钢架结构2，于仿真树的待安装位置处安装钢架结构2，于钢架结构2上安装仿真树干11(钢架结构2和仿真树干11之间的连接示意图如图8所示)。本实施例中，钢架结构2的尺寸及规格根据实钢架结构模型1：1制作而成，保证最终仿真树的安装精度。较佳地，在钢架结构2上安装仿真树干11前还包括步骤：对树干模型进行放样，放样出树干模型的位置，并根据树干模型的放样位置，于钢架结构2上安装仿真树干11，确保仿真树干11的安装精度。

更进一步的，如图9所示，钢架结构2通过连接组件连接于仿真树干11，连接组件包括连接于钢架结构2的第一吊耳21、连接于仿真树干11的内壁的第二吊耳111以及连接第一吊耳21和第二吊耳111的锁紧件4。本实施例中，在对仿真树进行安装时，通过钢架结构2实现仿真树干11的安装，保证仿真树安装的稳定性。本实施例中的钢架结构2通过预埋板安装于仿真树待安装位置处；具体的，钢架结构2包括连接于预埋板的套筒，套筒的外壁上设有第一吊耳21；第一吊耳21上设有第一安装孔，第二吊耳111上设有第二安装孔，锁紧件4连接第一安装孔和第二安装孔；进一步的，锁紧件4为螺栓并配合螺母使用。

较佳地，于步骤102中还包括步骤：根据树干模型，3D打印出树干3D模型，根据树干3D模型翻制树干模型的模具(即开模)，通过树干模型的模具铸造仿真树干11。本实施例中的树干模型的模具是根据树干3D模型翻制而成，其精度较高，进而保证最终铸造成型的仿真树干11的精度(尺寸精度)。本实施例中，仿真树干11中尺寸(直径)较大处铸造的壁厚为8mm，尺寸(直径)较小处铸造的壁厚为6mm。

较佳地，于步骤103中还包括步骤：根据树枝模型3D打印出树枝3D模型，根据树枝3D模型翻制树枝模型的模具，通过树枝模型的模具铸造仿真树枝12。本实施例中的树枝模型的模具是根据树枝3D模型的模具翻制而成，其精度较高(开模的精度较高)，可保证最终铸造成型的仿真树枝12的精度(尺寸精度)。

较佳地，于步骤104中还包括步骤：根据树叶模型3D打印出树叶3D模型，根据树叶3D模型翻制树叶模型的模具，通过树叶模型的模具对仿真树叶13的原材进行冲压，形成仿真树叶13。本实施例中，根据树叶3D模型进行树枝模型的模具的翻制(开模)，开模精度较高，进而保证仿真树叶13的冲压精度。本实施例中树叶的原材的材质可选用H62黄铜，冲压后的仿真树叶13的厚度约为0.4mm。

较佳地，于步骤105后还包括步骤：对仿真花14进行电镀。本实施例中的3D打印出的仿真花14进行电镀，其目的在于提高仿真花14的逼真度；本实施例中仿真花14的材质为树脂，可降低仿真花14的重量，提高仿真树的稳定性。

本实施例中，于步骤107中还包括步骤：仿真树枝12通过摆动机构连接于仿真树干11，摆动机构包括弹簧31、设于弹簧31的第一端且连接于仿真树枝12的第一固定部32和设于弹簧31的第二端且连接于仿真树干11的第二固定部33(摆动机构如图10所示)。一较佳地，第一固定部32为连接于弹簧31的第一凸台，第二固定部33为连接于弹簧31的第二凸台，仿真树干11的末端加工形成有第一燕尾槽，仿真树枝12的末端加工形成有第二燕尾槽，第一凸台插设于第一燕尾槽中(过盈配合)，第二凸台插设于第二燕尾槽中(也是过盈配合)。另一较佳地，第一固定部32为第一内螺纹套筒，第二固定部33为第二内螺纹套筒，仿真树干11的末端加工形成有与第一内螺纹套筒螺接的外螺纹，仿真树枝12的末端加工形成有螺接于第二内螺纹套筒的外螺纹。本实施例中，通过摆动机构可实现仿真树枝12的摆动，即仿真树枝12在受到外力的作用下，会发生微幅摆动，可进一步模拟树枝的摆动，具有更好的适应性，提高观赏性和逼真度。

进一步的，本实施例中的仿真树枝12包括连接仿真树干11的一级树枝和连接于一级树枝的二级树枝；其中，一级树枝也可通过摆动机构连接于二级树枝。更进一步的，本实施例中的仿真树枝12包括多级树枝，相互连接的多级树枝之间都是通过摆动机构连接的。

本实施例中，于步骤109后还包括步骤：通过对仿真树进行三维扫描并形成仿真树的点云模型，对仿真树模型1进行放样，并将仿真树的点云模型与放样后的仿真树模型1进行复核匹配。其目的在于，检验仿真树的安装精度是否符合实际安装要求。当安装精度较低时，通过对仿真树进行重新安装，然后再进行复核匹配，直至满足安装要求为止；进一步满足实际安装要求，提高仿真树的整体的安装精度。

于步骤106至步骤109中：利用全站仪对安装时的仿真树干11、仿真树枝12、仿真树叶13和仿真花14的相对位置进行测量，并对相互之间的位置进行微调，使得测量结果与放样后的树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型之间位置关系一致，提高仿真树整体的安装精度。实际安装中，仿真树干11中安装有钢架结构2，钢架结构2的尺寸和形状由钢架结构模型确定，对仿真树进行安装时，首先安装钢架结构2，然后在钢架结构2上安装仿真树干11；进一步的，仿真树干11包括多段树干节段，对应于多段树干节段钢架结构2包括多段钢架结构2单元，钢架结构2单元和树干节段依次交叉作业安装；具体的，实际使用中为便于树干和钢架结构2本体2的运输和安装，将仿真树干11分成多段树干节段，相邻树干节段之间需做标记点(至少3个)，便于安装时相邻树干节段相对位置的确定；实际安装过程中，首先将第一段钢架结构2单元安装于仿真树的待安装位置处(连接预埋板)，然后安装对应于第一段钢架结构2单元的树干节段，待安装就位后，再依次对下一段钢架结构2单元及树干节段进行安装(遵循先安装钢架结构2单元再进行树干节段安装的步骤)；进一步的，本实施例中的钢架结构2单元上设有第一吊耳21，树干节段的内壁上连接有第二吊耳111，相对应的第一吊耳21和第二吊耳111之间通过锁紧件4连接。

较佳地，本实施例中的仿真树叶13铆接连接于仿真树枝12；进一步的，仿真树枝12设有一连接部，仿真树叶13的根部形成有供连接部插设的插槽，待连接部插设于插槽后通过通过铆钉实现仿真树枝12与仿真树叶13的固定连接；具体的，在冲压仿真树叶13时，需在仿真树叶13的根部预留出一块(原材)H62黄铜片，冲压后将其卷成与仿真树枝12的连接部尺寸匹配的圆筒，将连接部插入圆筒中，并通过铆钉实现连接部与圆筒连接。本实施例中，仿真花14和仿真树枝12之间的连接方式可采用仿真树枝12和仿真树叶13的连接方式或通过焊接连接的方式；仿真树枝12和仿真树干11之间通过焊接连接。

本实施例中，于步骤109中包括步骤：(1)对仿真树表面进行打磨修饰；具体的，先对焊缝部分进行打磨，然后对仿真树叶13的表面进行打磨修饰。(2)对仿真树外表面涂装着色和对钢架结构2进行防腐涂装施工；具体的，仿真树干11及仿真树枝12的表面均采用金属氟碳喷涂，仿真树叶13正面及背面色彩应有层次感，采用化学着色处理。

本发明中，仿真树干11、尺寸较大仿真树枝12的采用砂型铸造的方式铸造而成，尺寸较小的仿真树枝12采用精密铸造方式铸造而成；其中砂型铸造的材质选用锡青铜C90300，铸型的涂料采用水墨石基涂料，浇注温度为1180℃-1200℃。本发明中的树干模型和树枝模型的模具都可选用石膏模。

本发明中，在确定仿真树模型1后，对仿真树模型1进行整体放样，分别放样出树干模型、树枝模型、树叶模型、花模型和钢结构模型的尺寸及位置。进一步的，本发明中，从仿真树模型1的建立，到仿真树干11、仿真树枝12、仿真树叶13和仿真花14的制作，再到仿真树的安装，每个环节中都需进行复核匹配，提高仿真树制作及安装精度。

本发明的有益效果在于：

1.利用BIM技术对仿真树进行三维建模形成仿真树模型，并根据树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型分别进行仿真树干、仿真树枝、仿真树叶和仿真花的制作，其制作精度较高，减少了构件返工，损耗率大大降低

2.根据放样后各构件之间的相对位置进行仿真树的安装，安装精度较高。

3.仿真树干与钢架结构之间、仿真树枝与仿真树叶之间、仿真树枝与仿真树干及仿真树枝和仿真花之间采用装配式施工，焊接量小，标准化程度高，大大缩短安装工期。

4.采用有限元软件对仿真树模型的稳定性进行分析，实现传统工艺技术的数字化智慧建造，有利于提高仿真树安装的稳定性。

5.可实现仿真树枝的摆动，提高仿真树的逼真度和观赏性。

Claims (10)

1.一种基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

对仿真树进行三维建模，形成一仿真树模型，所述仿真树模型包括树干模型、树枝模型、树叶模型和花模型；

根据所述树干模型铸造形成仿真树干；

根据所述树枝模型铸造形成仿真树枝；

根据所述树叶模型冲压形成仿真树叶；

根据所述花模型3D打印形成仿真花；

于仿真树的待安装位置处安装所述仿真树干；

对所述树枝模型进行放样，放样出所述树枝模型的位置，并根据所述树枝模型的放样位置，于所述仿真树干上安装所述仿真树枝；

对所述树叶模型进行放样，放样出所述树叶模型的位置，并根据所述树叶模型的放样位置，于所述仿真树枝上安装所述仿真树叶；

对所述花模型进行放样，放样出所述花模型的位置，并根据所述花模型的放样位置，于所述仿真树枝上安装仿真花，形成一仿真树。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，于对仿真树进行三维建模，形成一仿真树模型的步骤后还包括步骤：对所述仿真树模型进行稳定性分析，确定树干模型的应力集中部位，并于所述应力集中部位设置钢架结构模型。

3.根据权利要求2所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于：所述树干模型内部中空，所述钢架结构模型连接于所述树干模型的内部。

4.根据权利要求3所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，于仿真树的待安装位置处安装所述仿真树干的步骤中还包括步骤：根据所述钢架结构模型制作钢架结构，于所述仿真树的待安装位置处安装所述钢架结构，于所述钢架结构上安装所述仿真树干。

5.根据权利要求4所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，所述钢架结构通过连接组件连接于所述仿真树干，所述连接组件包括连接于所述钢架结构的第一吊耳、连接于所述仿真树干的内壁的第二吊耳以及连接所述第一吊耳和所述第二吊耳的锁紧件。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，于根据所述树干模型铸造形成仿真树干的步骤中还包括步骤：根据所述树干模型3D打印出树干3D模型，根据所述树干3D模型翻制所述树干模型的模具，通过所述树干模型的模具铸造所述仿真树干。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，于根据所述树枝模型铸造形成仿真树枝的步骤中还包括步骤：根据所述树枝模型3D打印出树枝3D模型，根据所述树枝3D模型翻制所述树枝模型的模具，通过所述树枝模型的模具铸造所述仿真树枝。

8.根据权利要求1所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于，于根据所述树叶模型冲压形成仿真树叶的步骤中还包括步骤：根据所述树叶模型3D打印出树叶3D模型，根据所述树叶3D模型翻制所述树叶模型的模具，通过所述树叶模型的模具对仿真树叶的原材进行冲压，形成所述仿真树叶。

9.根据权利要求1所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于：于所述仿真树杆上安装仿真树枝的步骤中还包括：所述仿真树枝通过摆动机构连接于所述仿真树干，所述摆动机构包括弹簧、设于所述弹簧的第一端且连接于所述仿真树枝的第一固定部和设于所述弹簧的第二端且连接于所述仿真树干的第二固定部。

10.根据权利要求1所述的基于3D打印、BIM技术的仿真树制作施工方法，其特征在于：于所述仿真树枝上安装仿真花，形成一仿真树的步骤后还包括步骤：通过对所述仿真树进行三维扫描并形成所述仿真树的点云模型，对所述仿真树模型进行放样，并将所述仿真树的点云模型与放样后的仿真树模型进行复核匹配。